BLDC 전동기

BLDC 전동기란

BLDC 전동기는 브러시와 정류자 대신 전자회로로 전류를 바꾸는 영구자석 동기전동기다.

브러시가 없어 보수가 적고 소음이 작아 정류자형 직류전동기를 빠르게 대체하고 있다.

이 구조는 기술사 시험에서 구조, 동작원리, 장단점이 반복해서 출제된다.

구성과 전자 정류

BLDC 전동기는 회전자에 영구자석, 고정자에 3상 권선을 둔다.

직류 전원은 인버터를 거쳐 3상 전류가 되어 고정자 권선에 흐른다.

회전자 위치는 홀 센서로 검출하고, 제어기가 그 신호로 통전 순서를 정한다.

기계적 접점이 없으므로 이를 전자식 정류라고 부른다.

120도 통전과 6단 정류

120도 통전 방식은 한 주기를 60도 간격의 여섯 구간으로 나눈다.

각 구간마다 두 상에만 전류를 흘리고 한 상은 비운다.

통전 상은 60도마다 바뀌어 한 주기에 여섯 가지 상태를 거친다.

홀 센서는 60도 간격 신호를 내므로 6단 정류에 충분하다.

회전 속도 계산

BLDC 전동기의 회전 속도는 인버터 주파수와 극수로 정해진다.

극수 4, 전기 주파수 100 Hz 를 공식에 대입한다.

그 결과 회전 속도는 3000 rpm이다.

이 값은 소형 BLDC 팬의 정격 속도 범위 안이므로 타당하다.

정답은 6000 rpm이다. 같은 극수에서 주파수가 두 배이면 속도도 두 배가 된다.

브러시형과 BLDC 비교

브러시형 직류전동기는 정류자와 브러시의 접촉으로 전류 방향을 바꾼다.

BLDC 는 같은 역할을 전력 반도체 스위칭이 맡는다.

그래서 마모와 스파크가 없고, 수명과 잡음에서 차이가 난다.

시험에서는 BLDC 와 PMSM 을 같은 것으로 쓰지 않도록 주의한다.

정리

BLDC 전동기는 기계식 정류자를 전자식 정류로 바꾼 영구자석 동기전동기다.

핵심은 홀 센서 위치 정보에 맞춘 120도 통전과 60도 간격 상 전환이다.

답안에는 BLDC 와 PMSM 을 구분하고, 장단점에는 원인을 함께 쓴다.